應(yīng)用光學(xué)第八章

1、第八章第八章 光線的光路計(jì)算光線的光路計(jì)算 81 概述概述 一、光線計(jì)算三大類一、光線計(jì)算三大類 1. 子午面內(nèi)的光線光路計(jì)算子午面內(nèi)的光線光路計(jì)算 求各基點(diǎn)位置及焦距求各基點(diǎn)位置及焦距 理想像點(diǎn)的位置及像的大小理想像點(diǎn)的位置及像的大小 近軸光：近軸光： 入瞳和出瞳的位置及大小入瞳和出瞳的位置及大小 遠(yuǎn)軸光：子午面內(nèi)實(shí)際光線的位置和子午面內(nèi)實(shí)際光線的象差。遠(yuǎn)軸光：子午面內(nèi)實(shí)際光線的位置和子午面內(nèi)實(shí)際光線的象差。 2. 沿軸外點(diǎn)主光線的細(xì)光束光線光路計(jì)算沿軸外點(diǎn)主光線的細(xì)光束光線光路計(jì)算 求細(xì)光束成象的子午場(chǎng)曲，弧矢場(chǎng)曲及象散。求細(xì)光束成象的子午場(chǎng)曲，弧矢場(chǎng)曲及象散。 3. 子午面外的光線或空間

2、光線的光路計(jì)算子午面外的光線或空間光線的光路計(jì)算 求得光學(xué)系統(tǒng)空間光線的子午象差和弧矢象差，全面了解求得光學(xué)系統(tǒng)空間光線的子午象差和弧矢象差，全面了解 系統(tǒng)的成象特性。系統(tǒng)的成象特性。 二、光線光路計(jì)算過程二、光線光路計(jì)算過程 1. 給出或求出每個(gè)折射面的光學(xué)參數(shù)：給出或求出每個(gè)折射面的光學(xué)參數(shù)： l，l，u，u， L，sinU，L， sinU等等 2. 由像差計(jì)算公式，計(jì)算各個(gè)折射面的像差貢獻(xiàn)，了解整個(gè)光學(xué)系由像差計(jì)算公式，計(jì)算各個(gè)折射面的像差貢獻(xiàn)，了解整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的像差。（像差公式與光學(xué)參數(shù)有關(guān)）統(tǒng)的像差。（像差公式與光學(xué)參數(shù)有關(guān)） 3. 軸上點(diǎn)及軸外點(diǎn)成像采用相同計(jì)算公式（近軸光或遠(yuǎn)軸光

3、）軸上點(diǎn)及軸外點(diǎn)成像采用相同計(jì)算公式（近軸光或遠(yuǎn)軸光） 軸上點(diǎn)：物點(diǎn)位置軸上點(diǎn)：物點(diǎn)位置l和孔徑角和孔徑角u 初始坐標(biāo)初始坐標(biāo) 軸外點(diǎn)：入瞳位置軸外點(diǎn)：入瞳位置lZ和和 視場(chǎng)角視場(chǎng)角uZ 82 子午面內(nèi)的光線光路計(jì)算公式子午面內(nèi)的光線光路計(jì)算公式 一、近軸光線的光路計(jì)算一、近軸光線的光路計(jì)算 1. 軸上點(diǎn)近軸光的計(jì)算（第一近軸光線）軸上點(diǎn)近軸光的計(jì)算（第一近軸光線） 已知已知l， u，求，求 l，u 1）單個(gè)折射面：）單個(gè)折射面： 2）K個(gè)折射面轉(zhuǎn)面公式：個(gè)折射面轉(zhuǎn)面公式： l?ri?urni?in?u?u?i?i?i?l?r?ru?,u3?u2?,? ? uk?uk?1?u2?u1?d1,l

4、3?l2?d2,? ? ,lk?lk?1?dk?1?l2?l1?n?n?,n?n?,? ? ,n?n?132kk?1?2?3）光線平行光軸入射：（）光線平行光軸入射：（u1=0，l1= ） h1i1?r14）校對(duì)：）校對(duì)： h?lu?l? u?注：當(dāng)用近軸光計(jì)算公式第二式和過渡公式計(jì)算發(fā)生錯(cuò)誤，校對(duì)公注：當(dāng)用近軸光計(jì)算公式第二式和過渡公式計(jì)算發(fā)生錯(cuò)誤，校對(duì)公式是發(fā)現(xiàn)不了的。式是發(fā)現(xiàn)不了的。 r d nD 139.62 10 1.5688 -121.58 4 1.7172 -535.90 2. 軸外點(diǎn)近軸光線的光路計(jì)算及象高（第二近軸光線）軸外點(diǎn)近軸光線的光路計(jì)算及象高（第二近軸光線） 用近軸光

5、線光路計(jì)算公式和用近軸光線光路計(jì)算公式和校對(duì)公式，所有量均注以下標(biāo)校對(duì)公式，所有量均注以下標(biāo)z y已知已知l，y，lZ，則：，則： uz?lz?l相當(dāng)于已知相當(dāng)于已知lZ和和uZ，求，求lZ 和和uZ 理想象高：理想象高： y?lz?l?u?z二、軸上點(diǎn)遠(yuǎn)軸光線的光路計(jì)算二、軸上點(diǎn)遠(yuǎn)軸光線的光路計(jì)算 1. 計(jì)算公式：計(jì)算公式： 2. 轉(zhuǎn)面公式：轉(zhuǎn)面公式： L?r?sin I?sin U?r?n?sin I?sin In ?U?U?I?I?L?r?rsin I?sin U?d2,? ? ,Lk?Lk?1?dk?1?L2?L1?d1,L3?L2?,? ? ,Uk?Uk?1U2?U1?,U3?U2?

6、,n3?n2?,? ? ,nk?nk?1n2?n1? ?，U10） 3. 入射光線平行光軸：（入射光線平行光軸：（L h1sin I1?r1三、軸外點(diǎn)子午面內(nèi)的光路計(jì)算（遠(yuǎn)軸光計(jì)算公式）三、軸外點(diǎn)子午面內(nèi)的光路計(jì)算（遠(yuǎn)軸光計(jì)算公式） 1. 物體位于無窮遠(yuǎn)物體位于無窮遠(yuǎn) 1）軸上點(diǎn)無窮遠(yuǎn)）軸上點(diǎn)無窮遠(yuǎn) 2）軸外點(diǎn)無窮遠(yuǎn)）軸外點(diǎn)無窮遠(yuǎn) L1? ?,U?0 ,h?上光線：U?U ,L?L?azaz?tgUz?主光線：Uz,Lz?下光線：Ub?Uz,Lb?Lz?tgUz?2. 物體位于有限距離物體位于有限距離 1）軸上點(diǎn)：）軸上點(diǎn)：L，U 2）軸外點(diǎn)）軸外點(diǎn)： 各條光線和高斯面交點(diǎn)的高度為：各條光線和

7、高斯面交點(diǎn)的高度為： y?上光線：tgU?,L?L?aaz?Lz?LtgUz?主光線：Uz,Lz?y?下光線：tgUb?L?L,Lb?Lz?tgUzz?l?tg Ua?Ya?La?l?tg Uz?Yz?Lz?Y?L?l?tg U?bb?b四、光線經(jīng)過平面時(shí)的光路計(jì)算四、光線經(jīng)過平面時(shí)的光路計(jì)算 1. 遠(yuǎn)軸光計(jì)算公式：遠(yuǎn)軸光計(jì)算公式： 3. 平行平板：平行平板： 1）遠(yuǎn)軸光：）遠(yuǎn)軸光： n?I?U ; sinI ?sinI?n ?tgU? U ?I ; L ?L?tg U ?當(dāng)角當(dāng)角U很小時(shí)，用上式計(jì)算不夠精確，宜把正切改為余弦很小時(shí)，用上式計(jì)算不夠精確，宜把正切改為余弦 tgUsinU cosU?n?cosU?L?L?L?Ltg U?cosUsinU?ncosU2. 近軸光計(jì)算公式：近軸光計(jì)算公式： ?tg Ii?1?L?di?1?1?tgI?i?1?Ui?2